放水闸墙论文.docx
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放水闸墙论文.docx
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放水闸墙论文
放水闸墙论文
生产能力59万吨。
采煤方法为水力采煤。
地面标高为+440,井下最低标高为-600m,最大垂直高度为1040m。
采煤一队现正在复采+160~-50m水平的煤层,煤柱区+160~-200m为接续水平,开采至2018年3月;采煤二队现正在开采东二石门区-400~-600m水平的煤层,开采至2018年3月。
北斜井预计2018年进行关井。
六道江井地处吉林省白山市通化矿区西部,井田走向长1.5km,倾斜宽0.34km,面积0.6835km2。
其行政区隶属于吉林省白山市浑江区六道江镇。
井田距离白山市政府11km。
开拓方式为斜井开拓,井筒分别为主井、副井、回风井、皮带井,地面标高为+450m,井下最低标高为-200m,最大垂直高度为650m。
为防止北斜井关井前六道江井与北斜井六道江三区采空区连通,对北斜井构成水害威胁,以及关井后北斜井对六道江井构成水害威胁,拟将-200m、-400m三区大巷设置防水闸墙,闸墙双向留设引水管及水篦子,通过溢流管将六道江井(北斜井)的涌水导入北斜井(六道江井)排至地面。
为保证闸墙的抗压强度,通过各项参数,结构形式选择倒截锥形,闸墙位置选择围岩稳定的粗砂岩巷道中。
1闸墙参数选择
1.1-200m闸墙参数选择
1、-200m三区大巷防水闸墙选择在-200m二石门口以里30m位置,根据地质素描,该段大巷岩性为老底中的粗砂岩,岩性稳定,距煤层法线距离70m以上。
2.水压:
设计防水闸墙位于-197.4m标高,巷道底板标高为-197.4m,北斜井关闭后地下水位升至地面+440m标高,水位高差为637m,因此设计防水闸墙水压P=1×103kg/m3×9.8N/kg×637m=6.3N/mm2,取6.5N/mm2。
3.防水闸墙巷道所处岩石为砂岩,岩石普氏系数f=6~8;
4.水闸墙迎水端巷道净宽3.4m,净高3.2m,墙高1.5m,拱璧厚度0.5m,硐室前后巷道净断面为9.6m2。
(巷道断面尺寸见附图)
5.混凝土强度设计值:
根据水压和《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》中规定,混凝土强度取C30。
1.2-400m闸墙参数选择
1、-400m三区大巷防水闸墙选择在-400m二石门筛机通路以里20m位置,根据地质素描,该段大巷岩性为老底中的粗砂岩,岩性稳定,距煤层法线距离20m以上。
2.水压:
设计防水闸墙位于-400.5m标高,巷道底板标高为-400.5m,北斜井关闭后地下水位升至地面+440m标高,水位高差为840m,因此设计防水闸墙水压P=1×103kg/m3×9.8N/kg×840m=8.4N/mm2,取8.5N/mm2。
3.防水闸墙巷道所处岩石为砂岩,岩石普氏系数f=6~8;
4.水闸墙迎水端巷道净宽4.2m,净高3.2m,墙高1.1m,拱璧厚度0.5m,硐室前后巷道净断面为11.5m2。
(巷道断面尺寸见附图)
5.混凝土强度设计值:
根据水压和《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》中规定,混凝土强度取C30。
2防水闸墙墙体长度
2.1-200m闸墙墙体长度
根据《采矿工程设计手册》倒截锥形公式如下:
L=Li+L0=8.4
式中:
Li——闸墙应力衰减段计算长度,m;
ln——自然对数符号;
γ0——结构的重要性系数,取1.1;
γf——作用的分项系数,取1.3;
γd——取2.0;
P——防水闸墙设计承受的水压,6.5N/mm2;
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值,由《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》得设计值为1.43N/mm2;
L——闸墙长度,m;
L0——闸墙应力回升段长度,取2.0m;
S2——防水闸墙最大掘进断面积,m2;
γsd——作用不定性系数,取2.0;
fcc——素混凝土的轴心抗压强度设计值,其值由混凝土轴心抗压强度设计值fc值乘以系数0.95确定,15×0.95N/mm2;
S——闸墙前后巷道净断面积,9.6m2;
E——闸墙嵌入围岩深度(砌壁厚),m;
B——闸墙前、后巷道净宽,3.4m;
h3——闸墙前、后巷道墙高,1.5m;
通过计算,为了安全起见,实际防水闸墙墙体长度取L=8.4m
2.2-400m闸墙墙体长度
根据《采矿工程设计手册》倒截锥形公式如下:
L=Li+L0=9.2
式中:
Li——闸墙应力衰减段计算长度,m;
ln——自然对数符号;
γ0——结构的重要性系数,取1.1;
γf——作用的分项系数,取1.3;
γd——取2.0;
P——防水闸墙设计承受的水压,8.5N/mm2;
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值,由《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》得设计值为1.43N/mm2;
L——闸墙长度,m;
L0——闸墙应力回升段长度,取2.0m;
S2——防水闸墙最大掘进断面积,m2;
γsd——作用不定性系数,取2.0;
fcc——素混凝土的轴心抗压强度设计值,其值由混凝土轴心抗压强度设计值fc值乘以系数0.95确定,15×0.95N/mm2;
S——闸墙前后巷道净断面积,11.5m2;
E——闸墙嵌入围岩深度(砌壁厚),m;
B——闸墙前、后巷道净宽,4.2m;
h3——闸墙前、后巷道墙高,1.1m;
通过计算,为了安全起见,实际防水闸墙墙体长度取L=9.2m
3防水闸墙泄水方式的选择
根据该防水闸墙作用和施工方法,施工前、施工过程中可利用水泵将巷道积水排出至该水平中央泵房,施工后防水闸墙泄水方式采用预埋无缝钢管泄水。
北斜井关井前,对于防水闸墙以内-197.4m、-400.5m标高的积水(六道江侧),由防水闸墙管路直接引至该水平中央泵房,设置两根无缝钢管,由中央泵房分级排至地面。
北斜井关井后,对于防水闸墙以内-197.4m、-400.5m标高的积水(北斜井侧),由防水闸墙管路直接引至六道江井该水平中央泵房(六道江井需施工-200m大巷或-400m大巷与北斜井-200m大巷或-400m大巷贯通形成系统),设置两根无缝钢管,由中央泵房分级排至地面。
3.1-200m、-400m标高大巷内的排水管
最大涌水量为Q大=602m3/h
巷道内设置2根排水管,每根排水管的排水量:
Q=
m3/h
根据每根排水管的排水流量Q=301m3/h计算管径:
式中:
Q-管中流量取301m3/h;
Vd-管内流速取3.0m/s。
故每根排水管的管径:
¢219×10无缝钢管
阀门采用Z41H-64型,DN200
巷道内原有两根管道,管径为¢219×10的无缝钢管,能满足排水要求。
3.2防水闸墙内排水管
最大涌水量为Q大=602m3/h
闸墙内设置2根排水管,每根排水管的排水量:
Q=
m3/h
根据每根排水管的排水流量Q=301m3/h计算管径:
式中:
Q-管中流量取301m3/h;
Vd-管内流速取3.0m/s。
故每根排水管的管径:
¢219×10无缝钢管
阀门采用Z41H-64型,DN150
4防水闸墙施工
4.1排水
防水闸墙施工前先排出-200m、-400m标高巷道内的积水,排除积水前用局部通风机送风,局部通风机选用YBT-11型局部通风机,风筒直径∅=600mm;排水过程中,现场必须配备1名专职瓦斯检查员,负责检查瓦斯等有害气体。
4.2巷道维修、加固
排除积水后,对沿线巷道进行全面检查,检查前必须制定安全技术措施,对松动的矸石进行处理,对垮塌的地段进行全面维修,在确认安全的前提下,选择防水闸墙位置;防水闸墙应处于岩石坚硬、稳定、完整致密无构造的岩层中;墙体开挖施工前,对墙体前后5m进行加固处理。
4.3闸墙管路防渗水
防水闸墙预埋管路防渗水方法:
在管路上设置防水翼环,每隔2.5m设置一道防水翼环,防水翼环安装时,管路必须与翼环周边满焊,并在混凝土浇筑前就位。
4.4铁篦子位置的选择
为防止积水中淤泥阻塞管路,在防水闸墙来水方向10m处设置铁篦子,用来防止杂物阻塞排水管路,铁篦子必须嵌入墙体0.5m,以保证其强度,铁篦子面积为巷道净断面积,铁篦子钢筋之间空隙不大于50mm。
5结论
通过对三区-200m、-400m标高大巷处防水闸墙的选择及设置,即防范了北斜井现阶段六道江井的水害威胁,又消除了北斜井关井后对六道江井的水害隐患。
所以,这是一种比较成功解决两井水害威胁的宝贵经验,可广泛应用。
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